实变函数(3)-集代数:σ 环、σ域

实变函数(3)-集代数:σ 环、σ域

在探索实变函数的测度理论时,我们首先聚焦于σ环和σ域,这些概念为后续的可列加性理论奠定了基础。让我们逐步深入理解它们的定义和特性。

1.1 环与域的定义:我们定义一个σ环(1)为集合族 ,它满足以下条件:(i)可数集列 的并等于;(ii)对于有限差集,同样成立。这样的集合族被称为σ环。而σ域(2)在此基础上,添加了对任意可数集列的补集封闭性。特别地,空集和全集都包含在σ域中。

1.2 关键定理:环的可列交封闭性 - 环如果满足 ,则它的可列交集仍然是环。证明过程可以通过推广对称差公式来实现。

2.1 环的交运算:任意σ环的交集仍然是一个环。通过证明可列并的封闭性,我们定义了生成环的概念,它由所有σ环的子集族生成。

2.2 生成环的特性:生成环的唯一性体现在,对于任何环 和 ,存在唯一的最小生成环 ,它包含了所有可列子集族的并和差运算结果。

2.3 生成环的内在联系:生成环的本质是所有可列子集族运算的集合。任意可列子集族的并、差结果都在生成环内,反之亦然。

3.1 最小与最大域:最小的σ域包含了所有上半连续域的子域,而最大的σ域则是所有上半连续域的母域,体现了域结构的上下关系。

3.2 Borel域的例子:在实数轴上,Borel域 是所有开集生成的σ代数的集合。证明过程中,我们展示了其与区间表示的等价性,从而揭示了Borel域在实数测度论中的核心地位。